宇宙是“人为制造”的？为何会存在科学无法解(jiě)释的“暗物质(zhì)”？暗(àn)物质又(yòu)究竟是(shì)什么(me)？人类为了寻找暗物(wù)质存在的证据，科学家们在过去的几十年(nián)当中进行了超过50次的长期实验，但是(shì)却(què)没有发(fā)现(xiàn)任何的有效证据(jù)。除(chú)了一个地(dì)方，在1687年出版的自然哲学(xué)数(shù)学原理一(yī)书(shū)中，埃(āi)萨克牛顿发表了万(wàn)有引力定(dìng)律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天体运动的(de)规律。往(wǎng)后的(de)几百年来(lái)，当天文(wén)学家们发现某些天(tiān)体运(yùn)行轨道出现异(yì)常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知道，周围一(yī)定有未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比如在1846年，奥本勒维(wéi)耶就通过天王星运(yùn)行轨道的(de)异(yì)常，推算并且发(fā)现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗星、冥(míng)王星的(de)发现都(dōu)是(shì)应用万有引力定(dìng)律所(suǒ)取(qǔ)得重大天文(wén)成就(jiù)的例子。但(dàn)是这些发现都是在(zài)恒星(xīng)系(xì)统(tǒng)的尺度(dù)当中，可(kě)当我们上升(shēng)到星系或者是星团的尺度，事情就开始变得诡异(yì)了(le)。

1933年(nián)，瑞士的物理学(xué)家弗里茨兹(zī)威基(jī)正在(zài)研究和测量(liàng)后(hòu)发星系团的质(zhì)量(liàng)。这是一个由数(shù)千(qiān)个星系(xì)所(suǒ)组成的巨大(dà)星系团，这些星系(xì)被引力束缚在一起。测量(liàng)星系团的质量一般会使用(yòng)到两种(zhǒng)方(fāng)法，当两种方(fāng)法结果一(yī)致(zhì)，就(jiù)可以确(què)定其质(zhì)量(liàng)的范围。

第一种是获得(dé)其"光度学的质量"，需要的数据是测(cè)量各个星(xīng)系的光(guāng)度。

第二(èr)种是动力学质量(liàng)的(de)计算，是利用(yòng)光谱红移测量星系(xì)团中(zhōng)的(de)各个星(xīng)系相对于星系(xì)团的运动速(sù)度。当(dāng)测量结果出来之(zhī)后，兹威基彻底懵了(le)，“动力(lì)学(xué)质量”竟然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意味(wèi)着，后发(fā)座星(xīng)系(xì)团有99%的(de)质(zhì)量消失了(le)，或者说这(zhè)99%的质量并不以(yǐ)可(kě)见光的形式所存在，我们无法看(kàn)到。最诡异(yì)的是，在(zài)测量速度的过程中(zhōng)，兹(zī)威(wēi)基发现星系团中很多星系的速度比理论上要(yào)快得(dé)多，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动(dòng)学定律，仅靠这(zhè)些可见星(xīng)系的质量所产(chǎn)生的引(yǐn)力是无法将它们束缚在星系团内的，它们早就应该被抛出星系团之(zhī)外了，除非(fēi)有一种(zhǒng)神秘(mì)的力量(liàng)在(zài)起作用(yòng)，这种力(lì)量来(lái)源(yuán)于(yú)某种隐形(xíng)的物质。

据此，兹维基提出(chū)了(le)这样(yàng)部分(fēn)不可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光(guāng)，但(dàn)是它们(men)却占(zhàn)据(jù)着(zhe)宇(yǔ)宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当(dāng)时的(de)人们对这样的(de)一种说法不(bù)屑一(yī)顾。

直到40年之(zhī)后，“暗物(wù)质(zhì)”这个词才再一次出现(xiàn)。天文(wén)学家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星(xīng)运动。理(lǐ)论上来说，距离中心越远的恒星(xīng)在其轨(guǐ)道上的运行(xíng)速度就会越慢。但是他(tā)们观测的结果(guǒ)却让人感到不可思议。

随(suí)着与中(zhōng)心(xīn)距离的增加，恒星(xīng)的旋转(zhuǎn)速(sù)度几乎保持不变(biàn)。可是根据牛顿的万有引力(lì)定律(lǜ)，在星(xīng)系当中如果没有(yǒu)足够大的(de)质(zhì)量来吸引它们，这些外围(wéi)的恒星早就被甩到宇宙当中了。基于这(zhè)种现象，科学家们会使用(yòng)一(yī)种相对标(biāo)准的方(fāng)法来解释暗(àn)物质的(de)存(cún)在，这种方(fāng)法就是测量(liàng)星系当中气体(tǐ)在X轴上(shàng)距(jù)离星系中心的距(jù)离(lí)，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如(rú)果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力量进(jìn)入其中。

于是科学家们通过射电望远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离(lí)的氢元素，发现它们(men)的旋(xuán)转(zhuǎn)速度并(bìng)不符合(hé)牛(niú)顿的(de)力(lì)学定律(lǜ)。我们的(de)太阳系也不例外，太(tài)阳系位于银河系的(de)第三悬臂之上，距离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有(yǒu)引力定(dìng)律进(jìn)行计(jì)算(suàn)，太阳系的(de)运(yùn)行速度应(yīng)该是160千米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转(zhuǎn)，这(zhè)个实际速度远远大于理论(lùn)速(sù)度，那(nà)么产生以上这种向(xiàng)心加速度(dù)的原因很可能(néng)就是存在着一种我们看不(bù)到的物质，是这(zhè)些暗物质(zhì)的引力效应将星系(xì)聚集在(zài)了一起。

也是从这时开(kāi)始，越(yuè)来(lái)越多的研(yán)究人(rén)员开(kāi)始相信暗(àn)物质的存在。科学家根据(jù)星系外恒(héng)星轨道的速度(dù)，估算在(zài)星系当(dāng)中暗(àn)物(wù)质的质量占整个星系(xì)质量(liàng)的(de)85%。但是，暗(àn)物质(zhì)并不是唯一可以解释(shì)这个现(xiàn)象(xiàng)的原因(yīn)。在一项新的研究(jiū)当中，科学家们发现，几乎没有引(yǐn)力效应的遥远恒星(xīng)之间，也会出现速度上(shàng)的微(wēi)小差(chà)异。另外，天文学家还(hái)发现了一(yī)个反常的(de)星系(xì)，叫做(zuò)Agc114905。这(zhè)个星系(xì)距(jù)离地(dì)球大(dà)约2.5亿光(guāng)年，大小和银河系不多(duō)，但(dàn)是星系当中存在的恒星数量却只有银(yín)河系的千(qiān)分(fēn)之一(yī)。

所以在(zài)理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会(huì)分崩离析。但是科(kē)学家(jiā)们使用最先进的(de)望远镜对其(qí)进行了(le)40个小时的详细测量之后，发现(xiàn)星系(xì)中的(de)恒星运动是可(kě)以用正常的(de)物质和力学定律来解释的。那么(me)又有(yǒu)人(rén)提出，也许该星系的(de)暗物质，已经被附近的另一(yī)个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪的是，它的附近没有任(rèn)何星系存在。造成这些现象(xiàng)的(de)除(chú)了(le)暗物质的假说之(zhī)外，另一(yī)种可能就是人类对引力的理(lǐ)解还不够全面，引力(lì)很可能在(zài)不同尺度空间(jiān)中的工作方式(shì)是不(bù)同的，这意味着(zhe)在行星系尺度中的(de)天体(tǐ)会沿着它们的轨(guǐ)道，按照我们所理(lǐ)解的(de)方式(shì)运动。但(dàn)是上升到星系和(hé)星团的尺(chǐ)度，引力之间的相(xiāng)互作用则是不同的方式。对于在星系团之间的(de)相互作(zuò)用(yòng)，科学(xué)家还(hái)引入了外(wài)部场(chǎng)效应的概(gài)念，指(zhǐ)的是(shì)在数(shù)百万光(guāng)年的(de)规(guī)模上，巨大的质量(liàng)之间会产生对彼此特殊的效果，这个(gè)理论(lùn)叫(jiào)做MOND蒙德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德(dé)理论成立(lì)，这意味(wèi)着我们需(xū)要对现在的(de)物理(lǐ)定律进行修正，这些发(fā)现也让(ràng)很多人认为暗物质假说理论(lùn)就此终结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物(wù)质存(cún)在的其他(tā)的理论证(zhèng)据，这些理论证据是蒙德理论所没(méi)法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星(xīng)系团，由两个(gè)碰撞的星(xīng)系团所组(zǔ)成，类(lèi)似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通质量(liàng)都(dōu)在(zài)星系的(de)气体当中。当(dāng)星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰撞的(de)时(shí)候，星际(jì)气体的相互(hù)作用就会导致温度的急(jí)剧升高，速度大幅(fú)降低(dī)。所以(yǐ)在理论上，在碰撞之(zhī)后，子弹星系团大部(bù)分的质量(liàng)将位于所有这些气体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么(me)来验证它的质(zhì)量区域到底(dǐ)是不是集中在中间呢？前不(bù)久，詹姆斯韦伯太(tài)空望远镜(jìng)传回了宇宙当(dāng)中第(dì)一张全(quán)彩的高清照(zhào)片，在照片(piàn)中(zhōng)我(wǒ)们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被拉(lā)伸产生了巨大的(de)形变。其实这些星(xīng)系本身并不是真(zhēn)的被扭曲了(le)，也(yě)不(bù)是韦伯望远镜出了(le)什么(me)问题，而是这(zhè)样极遥远的天体(tǐ)和我们地(dì)球(qiú)上的观(guān)测者之(zhī)间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身(shēn)后(hòu)更遥远星系的光(guāng)都发生了扭曲。这个(gè)现象就是引(yǐn)力透镜(jìng)效应。这个(gè)巨大(dà)的(de)天体可(kě)能(néng)是超大质(zhì)量(liàng)的(de)黑洞或者是(shì)暗物质。

所以当(dāng)人们对子弹(dàn)星系团观测的时候，发(fā)现它的大质量区域并不是在中间(jiān)，而是在两侧。所(suǒ)以(yǐ)最好的解(jiě)释方法就是(shì)当星团(tuán)发生全部的碰撞(zhuàng)时，可被观测到的质(zhì)量气体被(bèi)卡在了中间(jiān)，暗物质(zhì)则直接(jiē)通(tōng)过了这个区(qū)域，并在两边形成(chéng)了引力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力透(tòu)镜研究(jiū)也被认为(wèi)是暗物质存在(zài)的迄今(jīn)为止最好的理(lǐ)论证据(jù)。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的(de)光。从宇(yǔ)宙大爆炸开(kāi)始(shǐ)，38万年之后，可见光终(zhōng)于可以畅通无阻地(dì)穿(chuān)越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光在宇宙(zhòu)空间背景(jǐng)上留(liú)下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色的部分(fēn)表示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色(sè)则表(biǎo)示相对较冷的区域，但(dàn)实际(jì)上(shàng)它们之(zhī)间的温差(chà)只(zhǐ)有万分之一(yī)。

科学家们通过对前景背景分离(lí)后的二值图像进行连通(tōng)域(yù)提取和(hé)标(biāo)记之后发(fā)现，如果宇宙当中没有(yǒu)暗物质，图(tú)形看起来(lái)不应(yīng)该是(shì)这样的，而随着暗物(wù)质的增加，一些(xiē)峰值的幅度会减小，才变得看起(qǐ)来“和谐”。为了匹配宇宙微波背景辐(fú)射(shè)的测(cè)量值(zhí)，我们需要的(de)暗物质(zhì)大约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒星运动所需(xū)要的暗物(wù)质比例是一致的。这就意味(wèi)着。

用了一(yī)个简(jiǎn)单的(de)理论框架，就很(hěn)好地解释了(le)很多不同的观测(cè)结(jié)果。而暗物(wù)质的本(běn)质就是宇(yǔ)宙(zhòu)当中存在(zài)着某(mǒu)种类型的(de)粒子，它们不参与任(rèn)何其他的电磁作用，只(zhǐ)通过(guò)引力来(lái)相互作用。所以如果能够(gòu)找(zhǎo)到这种(zhǒng)粒(lì)子的(de)存(cún)在，就相当于找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据(jù)。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什(shén)么(me)？科学(xué)家们已经提出了数十种(zhǒng)的(de)假想目(mù)标，而要寻(xún)找这些不同的目标粒子所需要的实验(yàn)方式也不相同。在过(guò)去(qù)的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见(jiàn)、摸不到，几乎不会(huì)与常(cháng)规物质相互作用的(de)“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超过50次的实(shí)验，却没(méi)有任(rèn)何实质性的(de)发现，除了一个地(dì)方，意大利的格兰(lán)萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米(mǐ)处的地(dì)下矿井当(dāng)中，藏(cáng)着地球上最大的地学实(shí)验室，这个实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼(lóu)高的探测器，一直致力于寻找暗物质粒子(zi)的周期性震荡。

自1997年以来，这里的科(kē)学家声称(chēng)观测(cè)到了某种信号。经过了(le)20多年的数据收集(jí)，人们发现了(le)一个有(yǒu)趣的(de)事情(qíng)。探(tàn)测率会在每年的(de)6月份达到峰值，然后(hòu)在(zài)11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年都是一样。一些科学家认为(wèi)这(zhè)可能是人类发现暗物质(zhì)的第一个直接证据。

但是为(wèi)什(shén)么暗物质会产生周期性的年度信号呢？刚才(cái)我(wǒ)们(men)讲(jiǎng)了太阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系(xì)进(jìn)行移动，那么(me)如果暗物质存在宇宙当中，这意味着我们也在(zài)以这样的(de)速度在穿越(yuè)着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里(lǐ)/秒(miǎo)的速度围(wéi)绕太阳进行旋转。所以有半年(nián)的时间，地球(qiú)围绕太阳(yáng)的方向(xiàng)与太阳(yáng)环绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半(bàn)年则与之相(xiāng)反(fǎn)。

而在6月份的时候，地球与太阳的方(fāng)向正好达到完全一致，这是理论上地(dì)球穿越暗物质流最快(kuài)的时段。而在11月份(fèn)，又恰好达到了最慢值。尽管在实际的情(qíng)况中，太(tài)阳(yáng)系相对银(yín)河系的平面呈现了60度的(de)倾斜(xié)，但是这并不影响这个理论的有(yǒu)效性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为这可(kě)以用来解(jiě)释，研(yán)究人员们(men)所观(guān)测到的周(zhōu)期(qī)性信号。当然(rán)也可能有其他(tā)的情况，造成这种年(nián)度周期信号的差异也可能是(shì)温度、湿度、土壤中的水分、高山上(shàng)的积(jī)雪，甚至(zhì)连(lián)意大利(lì)游客(kè)的数量也符合这个周期(qī)的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球(qiú)建立了一个几乎(hū)相同的实验室，这里的季节与之前的(de)实(shí)验(yàn)室正好相反，而在(zài)这里，地(dì)球穿(chuān)过(guò)暗物质(zhì)流的(de)运动(dòng)特(tè)征(zhēng)和第一个实验室(shì)是一样(yàng)的(de)。

因此，如果在(zài)这里(lǐ)可以得到(dào)相同的信号，就可以(yǐ)成为暗(àn)物质所存在的非常有力的证据(jù)了。但是由于这个(gè)实(shí)验室(shì)刚刚建成不久，所以截至目前(qián)还无(wú)法提(tí)供相(xiāng)应(yīng)的数据(jù)支(zhī)持。另外(wài)，在2025年，NASA将(jiāng)会发(fā)射一台(tái)新的望远镜，这(zhè)台(tái)太空望远镜叫做“南希格(gé)雷斯罗曼”，它的(de)主镜大小跟哈勃望远镜相同，但(dàn)它的宽(kuān)视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪器(qì)的100倍。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其(qí)中(zhōng)一个关键的用(yòng)途就是探索暗物质背后的(de)奥秘，对(duì)于探测(cè)的(de)结(jié)果(guǒ)，我(wǒ)们只能拭目以待了。费米实验室粒子天体(tǐ)物理中(zhōng)心(xīn)的科学家丹琥珀和贾森斯特芬(fēn)研(yán)究发现，如(rú)果(guǒ)暗(àn)物质存在，它们极有(yǒu)可能拥(yōng)有另一种神秘的(de)效(xiào)应，这种暗物质效应，会支持宇宙当中生命的诞(dàn)生，或(huò)者说(shuō)是(shì)生命进(jìn)化(huà)的一个重要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论(lùn)得到进一步的证实(shí)，那(nà)么(me)遍布宇宙当(dāng)中的(de)暗物质会(huì)不会意(yì)味着人类并(bìng)不孤单(dān)呢？或许在宇宙当中某个(gè)角落的行星上(shàng)，暗物质正在通过这(zhè)样的效应创造生命。当(dāng)然，这(zhè)些推论的大前提是要先(xiān)找到暗物质存在的实际证据。那么小(xiǎo)伙(huǒ)伴(bàn)们，你(nǐ)们(men)觉得暗物质到(dào)底(dǐ)存不存在(zài)呢(ne)？喜欢请点赞(zàn)，你的支(zhī)持是我更(gèng)新的动(dòng)力！

未经允许不得转载：腾众软件科技有限公司 阻抗实部虚部是什么意思，实部虚部是什么意思啊